泉州市绿化芒果实中重金属污染特征及健康风险

孙境蔚，刘太洋，张云峰，张珊珊

(泉州师范学院 资源与环境科学学院，福建 泉州 362000)

重金属一般是指密度在4.5 g/m3以上的金属[1]，易通过土壤-植物在食物链中迁移、转化，最终在人体内积累到一定浓度，通过抑制酶活性、破坏蛋白质结构，对人体造成毒害作用[2].目前国内外学者对水果中重金属的污染及危害开展了一系列的研究.Jaya[3]对喀拉拉邦特里凡得琅区的常青树芒果进行了研究，结果表明，喀拉拉邦主要道路区域的芒果受到重金属污染，可能会导致人类在日常消费中出现健康问题.蒋立新等[4]对深圳市主要水果中Pb、Cd、Hg、As的含量进行了分析，结果显示，苹果和李子中砷和铅含量超标.汪婷等[5]以攀枝花市盐边县芒果种植区域为例，对表层土壤中6种重金属元素的污染情况进行了研究，结果显示，芒果种植区域表层土壤中Cd含量均超标，As、Cu和Pb均有少量超标，Cd的潜在生态危害较强.

在上世纪六七十年代，由于绿化芒的树形挺拔，树冠圆润，遮荫能力强，且具有净化环境、吸附粉尘和吸收有害气体等功能，兼具较强的抗台风能力，尤其适合作为行道树在我国南方沿海地区种植.福建省泉州市位于我国东南沿海，其城市主要道路、小区、厂区、学校等均种植了大量芒果树.由于绿化芒味美价廉，泉州市区出现大量“采芒人”与“卖芒人”，将采摘的绿化芒在市区路边进行销售，夏季食用绿化芒成为泉州人的习惯.然而，道路两侧的绿化芒主要是作为绿化和观赏之用，栽培方式与食用芒果树不同.同时，由于绿化芒受城市扬尘及汽车尾气尘的影响，其中可能含有大量重金属，可能会对消费者产生一定的健康安全风险.因此，通过对泉州市主要道路两侧绿化芒果实中重金属含量的测定，分析道路两侧绿化芒果实中重金属污染特征及污染程度，并对食用绿化芒的潜在人体健康风险进行分析，为行道树果实的潜在食用风险提供一定的理论依据.

1 材料与方法

1.1 样品采集及预处理

1.1.1 样品采集 (1)研究地概况.福建省泉州市(117°25′～119°05′E，24°30′～25°56′N)位于我国东部沿海地区，是典型的亚热带海洋性季风气候.

(2)采样地点.以泉州师范学院、温陵路、新华北路、琯头小区和安泰路为本研究的采样点，地理位置及功能如表1所示.

表1 采样点地理位置

(3)采样方法.采用随机取样法，每一采样点随机选取3棵芒果树，每棵芒果树随机采摘3个芒果，再从3棵芒果树中各选取1个成熟度、大小相似的芒果样品。每个采样点共3个芒果样品，混合成1个样品，以消除个体样品的差异.

1.1.2 样品预处理 将芒果样品用自来水清洗，去除表面附着的杂质，沥去水分并自然晾晒30 min.将芒果样品去皮后，使用陶瓷刀将样品切成细块状，放入105 ℃的烘箱内烘干至恒重.烘干后使用粉碎机将芒果磨制成粉样，过200目尼龙筛，用PE自封袋封装待测[6].

1.2 重金属测定及评价方法

1.2.1 测定方法 按照HJ 832-2017《土壤和沉积物金属元素总量的消解微波消解法》的方法[7]，采用硝酸-盐酸-氢氟酸消解体系对预处理后的样品进行微波消解.按照GB/T 39486-2020《化学试剂电感耦合等离子体质谱分析方法通则》的方法[8]，对重金属含量进行测定.

1.2.2 评价方法及标准 采用单因子指数与内梅罗综合指数对重金属含量进行评价.Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Ni的限量指标如表2所示.

表2 水果中重金属限量指标

单因子污染指数(Pi)计算公式[12]为：

(1)

其中：Pi为采样点绿化芒中重金属i的单因子污染指数;Ci为采样点绿化芒中重金属i的实测值(mg/kg);Si为绿化芒中重金属i的限量指标(mg/kg).单因子污染指数分级标准如表3所示[13].

表3 单因子污染指数分级标准

内梅罗综合污染指数(PN)计算公式[14]为：

(2)

其中：PN为采样点绿化芒中重金属i的综合污染指数;Pi,max为Pi中的最大值;Pi,ave为Pi的平均值，内梅罗综合污染指数分级标准[15]如表4所示.

表4 内梅罗综合污染指数分级标准

1.3 水果重金属健康风险性评价方法

采用靶标危害系数法(THQ)评价食用绿化芒存在的健康风险.单一重金属的THQ计算公式[16]为：

(3)

多种重金属复合风险计算公式[16]为：

(4)

其中：THQ为目标危险系数；EF为暴露频率，d/a，泉州芒果产季在6-8月，由于人们未必每天食用绿化芒，EF取30 d/a；ED为暴露年限,a；FIR为人体对绿化芒的摄入率,g/(人d)，取100 g/(人d)；c为绿化芒中重金属元素的实测值,mg/kg;RfD为参考剂量,mg/kg;BW为平均体重,kg;AT为非致癌平均暴露时间,d;参数取值见表5.

表5 健康风险评价模型参数取值

若TTHQ≤1，则表明暴露人群食用绿化芒不存在明显的健康风险.若TTHQ>1，则表明食用绿化芒可引起人体产生健康风险.THQ越大表明食用绿化芒对人体产生的健康风险越大[22].

1.4 统计方法

利用Excel和Origin 2022进行数据分析及绘图.

2 结果与讨论

2.1 绿化芒中重金属元素含量统计分析

由于绿化芒果实中Ni、Cr、Pb、Cd的含量未检出，故不对其进行分析.5个采样点绿化芒果实中Cu、Zn、As的含量如图1所示，5个采样点样品中Cu、Zn、As的含量存在一定差异.除泉州师范学院绿化芒中Cu含量高于国家标准外，其余4处点位绿化芒中Cu含量均低于国家标准.此外，5个采样点芒果树果实中Zn和As含量均高于国家标准.Cu含量从大到小依次为：泉州师范学院>温陵路>琯头小区>新华北路>安泰路；Zn含量从大到小依次为：琯头小区>安泰路>泉州师范学院>新华北路>温陵路；As点位的含量从大到小依次为：泉州师范学院>温陵路>新华北路>琯头小区>安泰路.相对于其他点位，泉州师范学院点位的Cu、Zn、As含量相对较高，这可能与泉州师范学院绿化芒生长于生活污水排放水沟旁有关.李元瀚等[23]研究发现，西安市7家污水处理厂的污泥中Cu和Zn占重金属含量比例最高.罗丽等[24]研究发现生活污水中Cu、Zn、As等重金属的含量相对较高.又由于Cu和Zn为植物生长的必需元素，因此，绿化芒可能会吸收生活污水中Cu、Zn、As等重金属.此外，学校相关部门定期对绿化芒施用农药，由于农药中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属，可能导致绿化芒中重金属污染程度高于其余采样点.Silva等[25]测定了巴西某芒果种植园土壤和叶片中Cu、Cr、Fe、Zn、Mn、Ni和Pb等重金属的浓度，发现芒果栽培易导致土壤表层Cu和Zn积累.杨定清等[26]认为芒果中Ni的含量与土壤中Ni的含量之间呈正相关.因此，可以推测绿化芒在长期种植后，由于表层土壤Cu和Zn积累可能会导致绿化芒果实中Cu和Zn含量随之升高.

图1 各点位绿化芒重金属含量 图2 绿化芒中Cu和Zn的单因子污染指数

2.2 绿化芒中重金属污染评价

泉州市道路两侧芒果树果实中重金属的单因子污染指数(Pi)和综合污染指数(PN)的结果如图2～4所示.如图2所示，泉州师范学院芒果树果实中Cu的单因子污染指数大于1且小于2，处于轻微污染；温陵路、新华北路、琯头小区和安泰路芒果树果实中Cu的单因子污染指数均小于1，为清洁.此外，琯头小区芒果树果实中Zn的单因子污染指数大于2，处于轻度污染；泉州师范学院、温陵路、新华北路和安泰路芒果树果实中Zn的单因子污染指数大于1且小于2，处于轻微污染.如图3所示，5个采样点样品中As的单因子污染指数均大于5，处于重度污染.如图4所示，5个采样点样品中重金属的综合污染指数均大于3，处于重污染.

图3 绿化芒中As的单因子污染指数 图4 绿化芒中重金属的综合污染指数

根据单因子污染指数评价结果，5个采样点样品中重金属的污染程度为：As>Zn>Cu.根据综合污染指数评价可知，5个采样点均属于重污染.这可能与道路两侧汽车尾气、城市街道灰尘、建筑扬尘等有关.刘甜[27]研究发现城市街道灰尘中Cu和Zn的含量相对较高，并且Zn和Cu在车流量大的地方含量更高，认为街道灰尘中Cu和Zn可能来源于汽车的磨损,以及汽车缓慢行驶过程中停靠产生的刹车片和轮胎的磨损.Uka等[28]测定了毛竹、芒果、榕树和长叶榕树的叶片中重金属的含量，发现芒果对车辆污染物更敏感，芒果的金属积累指数较高，表明芒果在污染环境中具有良好的重金属积累能力.因此，道路两侧芒果树果实受重金属污染程度处于较高水平.

2.3 绿化芒中重金属的健康风险评价

为了解人体食用绿化芒可能存在的健康风险，计算出成人和儿童食用绿化芒摄入Cu、Zn、As的THQ值和TTHQ值，结果见表6～7.如表6所示，泉州市区绿化芒中各重金属的THQ均值从大到小依次为：As>Zn>Cu；各重金属对成人和儿童的健康风险指数均小于1.结果显示，泉州市区绿化芒中单一重金属对人群没有明显的健康风险.

表6 绿化芒中重金属摄入的健康风险指数

单一重金属对人体的健康风险贡献率见图5.从图中可以看出，同种重金属对成人和儿童的健康风险贡献率大致相同，但不同种类重金属之间对人体健康风险的贡献率存在明显的差异.泉州市区绿化芒中3种重金属对人体的健康风险贡献率从大到小依次为：As>Zn>Cu，可以得出，泉州市区绿化芒中的As是引起人体产生健康风险的主因素.As对成人和儿童的健康风险贡献率分别为44.09%和44.44%.

图5 单一重金属对人体的健康风险贡献率

不同点位单一及复合重金属成人与儿童摄入的健康风险见表7.不同点位单一及复合重金属健康风险指数均存在着一定差异，这可能与芒果树道路两侧扬尘及汽车尾气尘有关.Cu、Zn、As的THQ值和TTHQ值均小于1，说明泉州市区成人和儿童食用绿化芒没有明显的健康风险.但5个采样点THQ值和TTHQ值儿童均高于成人.王燕云等[29]研究发现在儿童中的重金属的THQ和TTHQ基本高于成人，蔚青等[30]同样发现每种重金属在儿童中的THQ值都大于成人，与本文一致.这可能与儿童还处在生长发育阶段有关，儿童体内各器官的功能还不完善，特别是肝脏、肾脏等代谢器官的解毒排泄功能比较差，对各种有毒、有害物质的毒性反应也比较敏感[31].

表7 不同点位单一及复合重金属成人与儿童摄入的健康风险

此外，Cu、Zn、As的THQ值和TTHQ值均小于1，这可能与人们食用绿化芒频率不高及食入绿化芒的量较少有关，导致绿化芒中重金属元素含量虽已超标，而食用绿化芒却没有明显的健康风险.

3 结论

(1)5个采样点绿化芒的果实中Ni、Cr、Pb、Cd均未检出.除温陵路、新华北路、琯头小区和安泰路等4处绿化芒中Cu含量未超标，其余重金属含量均超出国家标准.Cu含量从大到小依次为：泉州师范学院>温陵路>琯头小区>新华北路>安泰路；Zn含量从大到小依次为：琯头小区>安泰路>泉州师范学院>新华北路>温陵路；Zn含量从大到小依次为：泉州师范学院>温陵路>新华北路>琯头小区>安泰路.

(2)除泉州师范学院芒果树果实中Cu为轻微污染，其余点位为清洁.此外，除琯头小区芒果树果实中Zn为轻度污染，其余点位为轻微污染.5个采样点芒果树果实中As均为重度污染.

(3)5个采样点的果实中各重金属的THQ均值从大到小依次为：As>Zn>Cu；各重金属对成人和儿童的健康风险指数小于1，THQ和TTHQ均未超标，对人群没有明显的健康风险.这可能与人们食用绿化芒频率不高及食入绿化芒的量较少有关，但考虑到重金属的累积性，食用绿化芒仍存在一定的健康风险.